Сегодняшняя резко возрастающая конкуренция в отрасли требует высококачественной и стабильной продукции по конкурентоспособной цене. Для решения этой проблемы ряд отраслей рассматривают различные новые конструкции продуктов и интегрированные производственные технологии параллельно с использованием автоматизированных устройств.

Одним из замечательных и важных шагов для решения вышеупомянутой проблемы является промышленная автоматизация. Промышленная автоматизация способствует повышению качества продукции, надежности и производительности при одновременном снижении стоимости производства и проектирования за счет внедрения новых, инновационных и интегрированных технологий и услуг.

Что такое промышленная автоматизация?

Автоматизация делает шаг дальше механизации, в которой для выполнения задачи используется конкретный механизм машины, управляемый людьми. Механизация — это ручное выполнение задачи с использованием механического оборудования, которое зависит от принятия решений человеком.

С другой стороны, автоматизация заменяет участие человека использованием команд логического программирования и мощных механизмов.

Промышленная автоматизация заменяет человеческое мышление компьютерами и машинами. Слово « автоматизация» дает значение « самодиктование » или « механизм, движущийся сам по себе », происходящее от греческих слов « Авто» и « Матос», где « авто» означает « я», а « Матос» — « движение» .

Вкратце, промышленную автоматизацию можно определить как использование заданных технологий и устройств автоматического управления, что приводит к автоматической работе и управлению производственными процессами без значительного вмешательства человека и достижению более высоких характеристик по сравнению с ручным управлением. Эти устройства автоматизации включают в себя ПЛК, ПК, PAC и т. Д., А технологии включают в себя различные промышленные системы связи.

На приведенном выше рисунке показана автоматизация электростанции, предоставленная Siemens для обеспечения устойчивой, безопасной и экономичной работы. Он обеспечивает полную интегрированную автоматизацию (TIA), автоматизируя каждую секцию электростанции с помощью эффективных устройств управления, полевых датчиков и исполнительных устройств. В этой автоматизации модули SIMATIC (ПЛК) используются в качестве устройств управления, а WinCC предоставляет эффективный графический интерфейс.

Почему промышленная автоматизация? (Преимущества системы автоматизации)

• Для увеличения продуктивности

Автоматизация фабрики, производства или перерабатывающего предприятия повышает производительность за счет лучшего контроля производства. Это помогает производить массовое производство за счет значительного сокращения времени сборки каждого продукта при более высоком качестве производства. Следовательно, при заданных трудозатратах он производит большой объем продукции.

• Обеспечить оптимальную стоимость эксплуатации

Интеграция различных производственных процессов с автоматизированным оборудованием сводит к минимуму время цикла и усилия и, следовательно, снижает потребность в человеческом труде. Таким образом, благодаря автоматизации удалось сэкономить на сотрудниках.

• Для улучшения качества продукции

Поскольку автоматизация снижает участие человека, также исключается возможность человеческих ошибок. Единообразие и качество продукции с большей степенью соответствия можно поддерживать с помощью автоматизации, адаптивно контролируя и контролируя производственные процессы на всех этапах, от создания продукта до конечного продукта.

• Чтобы уменьшить количество рутинных проверок

Автоматизация полностью снижает необходимость ручной проверки различных параметров процесса. Используя преимущества технологий автоматизации, промышленные процессы автоматически настраивают переменные процесса на заданные или желаемые значения с помощью методов управления с обратной связью.

• Повысить уровень безопасности

Промышленная автоматизация повышает уровень безопасности персонала, заменяя его автоматизированными машинами во вредных условиях труда. Традиционно в таких рискованных и опасных местах внедряются промышленные роботы и робототехнические устройства .

Иерархия системы промышленной автоматизации

Системы промышленной автоматизации могут быть очень сложными по своей природе, имея большое количество устройств, работающих синхронно с технологиями автоматизации. На рисунке ниже изображена иерархическая структура системы автоматизации, состоящая из разных иерархических уровней.

Уровень поля

Это самый низкий уровень иерархии автоматизации, который включает полевые устройства, такие как датчики и исполнительные механизмы. Основная задача этих полевых устройств — передавать данные о процессах и машинах на следующий более высокий уровень для мониторинга и анализа. А также включает в себя управление параметрами процесса с помощью исполнительных механизмов. Например, мы можем описать этот уровень как глаза и руки определенного процесса.

Датчики преобразуют параметры реального времени, такие как температура, давление, расход, уровень и т. д., В электрические сигналы. Эти данные датчика далее передаются в контроллер, чтобы отслеживать и анализировать параметры в реальном времени. Некоторые из датчиков включают термопары, датчики приближения, RTD, расходомеры и т. д.

С другой стороны, исполнительные механизмы преобразуют электрические сигналы (от контроллеров) в механические средства для управления процессами. Регулирующие клапаны, соленоидные клапаны, пневматические приводы, реле, двигатели постоянного тока и серводвигатели являются примерами приводов.

Уровень контроля

Этот уровень состоит из различных устройств автоматизации, таких как станки с ЧПУ, ПЛК и т. д., Которые получают параметры процесса от различных датчиков. Автоматические контроллеры приводят в действие исполнительные механизмы на основе обработанных сигналов датчиков и программ или методов управления.

Программируемые логические контроллеры (ПЛК) — это наиболее широко используемые надежные промышленные контроллеры, которые способны обеспечивать функции автоматического управления на основе входных данных от датчиков. Он состоит из различных модулей, таких как ЦП, аналоговый ввод-вывод, цифровой ввод-вывод и коммуникационные модули. Это позволяет оператору запрограммировать функцию управления или стратегию для выполнения определенных автоматических операций над процессом.

Уровень надзора и производственного контроля

На этом уровне автоматические устройства и система мониторинга облегчают функции управления и вмешательства, такие как человеко-машинный интерфейс (HMI), контроль различных параметров, установка производственных целей, архивирование истории, настройка запуска и выключения машины и т. д.

Чаще всего на этом уровне широко используются HMI системы управления распределением (DCS) или диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) .

Информационный или корпоративный уровень

Это высший уровень промышленной автоматизации, который управляет всей системой автоматизации. Задачи этого уровня включают планирование производства, анализ клиентов и рынка, заказы и продажи и т. Д. Таким образом, он больше касается коммерческой деятельности и меньше — технических аспектов.

А также промышленные сети связи наиболее заметны в системах промышленной автоматизации, которые передают информацию с одного уровня на другой. Таким образом, они присутствуют на всех уровнях системы автоматизации, чтобы обеспечить непрерывный поток информации. Эта коммуникационная сеть может быть разной от одного уровня к другому. Некоторые из этих сетей включают RS485, CAN, DeviceNet, Foundation Fieldbus, Profibus и т. Д.

Из приведенной выше иерархии мы можем сделать вывод, что существует непрерывный поток информации с высокого уровня на низкий и наоборот. Если мы предположим этот графический способ, это похоже на пирамиду, в которой по мере подъема информация агрегируется, а при спуске мы получаем подробную информацию о процессе.

Типы систем промышленной автоматизации

 

1. Фиксированная или жесткая автоматизация

Этот тип автоматизации используется для выполнения фиксированных и повторяющихся операций с целью достижения высокой производительности. Он использует специальное или специализированное оборудование для автоматизации операций сборки или обработки с фиксированной последовательностью. После того, как он используется, относительно сложно изменить или изменить дизайн продукта. Следовательно, он негибкий в обеспечении разнообразия продуктов, но увеличивает эффективность за счет более высокой производительности и снижает стоимость единицы продукции.

Некоторые из этих автоматизированных систем — это процесс дистилляции, покрасочные цеха и конвейеры.

2. Программируемая автоматизация

В этой автоматизации конкретный класс изменений продукта, а также операции сборки или обработки могут быть изменены с помощью модификации управляющей программы в автоматизированном оборудовании.

Эта автоматизация лучше всего подходит для серийного производства, когда объем продукта средний или высокий. Но при этом сложно изменить и перенастроить систему под новый продукт или последовательность операций. Поэтому новый продукт или перенастройка последовательности операций требует долгой настройки.

Примерами этой системы автоматизации являются машины с числовым программным управлением, бумажные фабрики, сталепрокатные заводы, промышленные роботы и т. д.

3. Гибкая или мягкая автоматизация

Эта система автоматизации включает оборудование автоматического управления, которое обеспечивает большую гибкость при внесении изменений в конструкцию продукта. Эти изменения могут быть выполнены быстро с помощью команд, вводимых в форме кодов операторами-людьми.

Эта автоматизация позволяет производителям производить несколько продуктов с различными диапазонами в виде комбинированного комбинированного процесса, а не по отдельности.

 

Некоторыми примерами этой системы автоматизации являются автомобили с автоматическим управлением, автомобили и многоцелевые станки с ЧПУ.